Predire il/i prodotto/i delle reazioni degli alchini 1 – 3 con i reagenti (a) fino a (p) indicando la regiochimica dove appropriato. Si assuma che tutti i reagenti sono in eccesso, se non diversamente indicato.
(a) HBr
(b) Cl2, CH2Cl2
(c) 1. O3; 2. Zn, H3O+
(d) H3PO4, KI
(e) H2, cat. Lindlar
(f) 1. BH3, THF; 2. H2O2, NaOH
(g) H2SO4, H2O, HgSO4
(h) Li, NH3 (liq), -78 °C
(i) H2, Pd/C
(l) 1. NaNH2; 2. bromuro di etile
(m) reagente (e) poi HBr
(n) reagente (e) poi OsO4, NaHSO3, H2O
(o) reagente (h) poi reagente (c)
(p) reagente (h) poi reagenti (f)
Esercizio n. 2
Scrivere sopra le frecce i reagenti mancanti:
Esercizio n. 3
Disegnare gli alchini di partenza e i reagenti necessari per sintetizzare i seguenti composti:
Esercizio n. 4
Indicare una possibile sintesi per le seguenti molecole a partire dall’etino:
Scrivere il meccanismo delle reazioni elencate di seguito utilizzando l’(R)-6-fenil-1-metilcicloesene e qualsiasi altro reagente necessario. Per ogni reazione porre attenzione, dove appropriato, alla regioselettività, stereoselettività e alla stereospecificità. Assegnare, inoltre, il nome IUPAC ai prodotti di ogni reazione, specificandone la stereochimica e la relazione esistente tra loro (enantiomeri, diastereoisomeri, composto meso, ecc).
Addizione di acidi alogenidrici
Addizione di acqua, acido-catalizzata
Ossimercuriazione (o alcossimercuriazione)-demercuriazione
Idroborazione-ossidazione
Addizione di alogeni
Addizione di alogeni in presenza di acqua (o alcol)
Idrogenazione catalitica
sin-Ossidrilazione
Epossidazione
Scissione ossidativa con permanganato di potassio
Ozonolisi
Esercizio n. 2
Identificare i reagenti per ciascuna delle seguenti reazioni di addizione agli alcheni. Per le attuali conoscenze, trascurare le reazioni che porta alla formazione dell’1-bromo-2-metilcicloesano e dell'(1S,2S)-1-metil-1,2-cicloesandiolo
Esercizio n. 3
Determinare il prodotto per ognuna delle seguenti reazioni. fare attenzione alla regio- e stereoselettività delle reazioni
Esercizio n. 4
Per ciascuna reazione dell’esercizio n. 1, disegnare un diagramma di energia libera/coordinata di reazione e individuare lo stadio cinetico
2. Partendo dall’etino come unica fonte di atomi di carbonio, illustrare l’analisi retrosintetica, lo schema di sintesi ed il meccanismo di reazione della sintesi del seguente composto:
In questo esercizio abbiamo un diolo vicinale che può essere preparato dalla reazione di un alchene (3-esene) con tetrossido di osmio e sodio bisolfito oppure con permanganato di potassio a freddo. Anche in questo caso, dal momento che la reazione è stereospecifica e stereoselettiva, è importante stabilire la configurazione dell’alchene di partenza.
Per prima cosa, bisogna assegnare le configurazioni assolute ai carboni chirali del diolo e trasformare la proiezione di Fischer in una proiezione a cavalletto.
Le configurazioni opposte indicano che si tratta di un composto meso, e dal momento che la reazione con tetrossido di osmio ( o con permanganato di potassio a freddo) è stereoselettiva e porta ad un prodotto di addizione sin, portiamo i due gruppi ossidrilici vero il basso ruoando il carbonio posteriore di 120° in senso antiorario:
Una volta stabilito l’alchene di partenza per la formazione del diolo vicinale e la sua stereochimica, possiamo fare un’analisi retrosintetica.
Lo schema sintetico è il seguente:
Poichè abbiamo solo l’etino come fonte di carbonio dobbiamo anche immaginare la sintesi del bromuro di etile:
MECCANISMO
SIntesi dell’alchino interno a partire dall’etino:
Per ottenere l’alchene con configurazione Z bisogna fare un’idrogenazione utilizzando il catalizzatore di Lindlar :
Infine la reazione dell’alchene con tetrossido di osmio:
1. Partendo dall’opportuno alchene, illustrare il meccanismo di reazione della sintesi del seguente composto. Indicare eventuali altri prodotti fornendo per tutti il nome IUPAC completo di stereochimica.
Si tratta di una reazione di un alchene (3-metil-2-pentene) con bromo in metanolo. Poichè questa è una reazione stereospecifica, è ESSENZIALE capire da quale isomero (E o Z) dell’alchene bisogna partire per ottenere il prodotto desiderato. Dal momento che questa reazione è anche stereoselettiva, determiniamo le configurazioni assolute dei carboni chirali, sapendo che in questo caso otterremo anche l’enantiomero.
Per capire da quale alchene dobbiamo partire, trasformiamo questa proiezione di Fisher in una rappresentazione a cavalletto, sapendo che i sostituenti sulla linea verticale si trovano lontani dall’osservatore, mentre quelli sulla linea orizzontale sono rivolti verso l’osservatore:
L’addizione di bromo in metanolo procede con stereochimica anti; questo significa che Br e OMe devono trovarsi da parte opposta. Ruotiamo dunque la rappresentazione a cavalletto lungo il legame C2-C3 in modo da evidenziare quanto appena detto:
L’alchene di partenza è dunque l’ (Z)-3-metil-2-pentene
MECCANISMO:
Il bromo, avvicinandosi agli elettroni pi-greco del doppio legame, si polarizza. L’attacco nucleofilo da parte dell’alchene porta alla formazione del catione bromonio e dell’anione bromuro.
Poichè la reazione viene condotta in metanolo, sarà l’alcol ad attaccare lo ione bromonio in anti rispetto al bromo; poichè la reazione è regioselettiva, il metanolo attaccherà il carbonio più sostituito (cfr. stato di transizione).
il carbonio che viene attaccato dal metanolo (conf. R) subisce inversione di configurazione con formazione del prodotto desiderato, il (2S,3S)-2-bromo-3-metil-3-metossipentano. L’attacco del bromo all’alchene dal basso, porterà alla formazione dell’enantiomero (2R,3R)-2-bromo-3-metil-3-metossipentano.
ALTRI ESEMPI SARANNO PUBBLICATI NEI PROSSIMI GIORNI
A causa dell’esito ESTREMAMENTE NEGATIVO, la terza prova intercorso è annullata. La prova si terrà di nuovo il giorno 12 gennaio 2022 alle ore 16:00.
I seguenti studenti sono esonerati dal sostenere la prova del 12 gennaio. Possono, tuttavia, rifare la prova comunicandolo al docente al corso del 10 gennaio.
A48002899. prova superata con 28/30
A48001727. prova superata con 27/30
A48001875. prova superata con 24/30
A48001780. prova superata con 24/30
A48001787. prova superata con 19/30
Il mancato svolgimento (o l’errato svolgimento) dei primi due esercizi della prova, rende impossibile il superamento della prova.
Si consiglia FORTEMENTE di:
studiare per bene gli argomenti oggetto della prova (alcheni, alchimi, delocalizzazione elettronica, dieni coniugati)
esercitarsi con gli esercizi proposti sul blog, con quelli proposti alla fine del capitolo del libro di testo e con quelli proposti nel libro di esercizi (Guida ragionata allo svolgimento di Esercizi di Chimica Organica – D’Auria et al.)
evidenziare la STEREOCHIMICA DELLE REAZIONI, in particolare per gli alcheni, così come dettagliatamente descritto nel libro di testo alle pagine 264-275.
rivedere le regole di nomenclatura e in particolare la nomenclatura dei composti biciclici e quella di gruppi sostituenti insaturi
studiare in particolare gli effetti della delocalizzazione elettronica sul pKa, come riportato nel libro di testo al paragrafo 8.9, gli effetti elettronici (par. 8.10)
Rivedere i concetti generali di stereochimica
Approfondire i meccanismi di reazione
Rivedere l’analisi retrosintetica di composti organici, evidenziandone la STEREOCHIMICA
LUNEDI 10 gennaio alle ore 15, tutti gli studenti che hanno sostenuto la terza prova intercorso sono CALDAMENTE inviatati a prendere visione in aula A1 del proprio elaborato per rendersi conto degli errori.
A breve saranno pubblicati degli esercizi svolti come esempio.
SI INVITANO TUTTI A CONTATTARE IL DOCENTE PER EVENTUALI CHIARIMENTI E PER LA CORREZIONE DEGLI ESERCIZI
1) Di seguito è mostrato il diagramma energetico di una reazione. a) individuare lo stato di transizione; b) dire se la reazione è esoergonica o endoergonica? c) cosa possiamo dire circa la costante di equilibrio di questa reazione?
2) La coordinata di reazione qui sotto mostra il profilo energetico della reazione di 3 alcheni diversi con HBr. Identificare alla reazione di quale alchene si riferisce ciascuna curva:
3) Rispondere alle seguenti domande sul diagramma energetico mostrato in basso
a) di quanti step di compone la reazione? b) quanti e quali intermedi si formano? c) quanti e quali stati di transizione? d) qual è lo stadio cineticamente determinante? e) si tratta di una reazione esoergonica o endoergonica? f) quale sarebbe l’effetto dell’aggiunta di un catalizzatore?
4) Disegnare il diagramma energetico della reazione del 3-metil-1-butene con HBr. Mostrare le strutture degli intermedi di reazione.
5)Assegnare il nome IUPAC (comprensivo di stereochimica) ai seguenti composti:
6)Scrivere un composto di formula C7H10 che non contenga idrogeni secondari.
7) Scrivere il nome IUPAC (comprensivo di stereochimica) dei prodotti che si formano quando si fa reagire il 2-metil-2-butene con ciascuno dei seguenti reagenti. NB: mostrare il meccanismo per ciascuna reazione!
a) HCl b) Br2 in acqua c) Br2 d) 1. BH3:THF; 2. H2O2, OH– e) H2O in ambente acido f) Hg(OAc)2 in THF e H2O; 2. NaBH4, H2O g) acido perossiacetico h) 9-BBN; 2. H2O2, OH– i) KMnO4
8) Ripetete le reazioni a-i dell’esercizio 7 utilizzando come reagenti i seguenti alcheni:
a) (R)-3-metil-1-pentene
b) (E)-1-ciclobutil-1-butene
c) 1-metilcicloesene
d)
9) Mostrare il prodotto a) di idrogenazione catalitica; b) di ozonolisidei seguenti alcheni. Quando opportuno, indicare la stereochimica dei prodotti:
10) Da quale alchene ciclico deriva il seguente composto dicarbonilico?
11) Quale dei seguenti fenoli sostituiti è il più acido? Motivare la scelta
12) Proporre un meccanismo per le seguenti trasformazioni
Vincerà la sfida (3 punti di bonus sulla prossima prova intercorso) chi risponderà per primo CORRETTAMENTE al quesito
La risposta va inserita nei commenti al post.
Ognuno può rispondere solo una volta (anche in presenza di più di un commento pubblicato dalla stessa persona, soltanto il primo sarà preso in considerazione).
Il tempo massimo a disposizione sarà di 12 ore dalla pubblicazione del post.
L’eventuale vincitore sarà annunciato a lezione.
CHALLENGE
L’etino viene fatto reagire con due diversi alogenuri alchilici a 3 atomi di carbonio per formare un alchino interno che, in seguito ad idrogenazione catalitica su catalizzatore di Lindlar, forma 1-ciclopropil-3-metil-1-butene (composto A).
Quando il composto A viene sottoposto ad idratazione catalizzata da acidi, si ottiene, tra i prodotti, anche il 1,2-dimetilcicloesanolo (composto B).
descrivere uno schema di sintesi che spieghi la formazione del composto A
proporre un possibile meccanismo che spieghi la formazionedel composto B. Descrivere il nome di tutti i carbocationi intermedi, partendo dal primo che è il catione 1-ciclopropil-3-metilbutilico (NB: la nomenclatura dei carbocationi utilizza il termine catione seguito dal nome della catena carboniosa più lunga contenente l’atomo di carbonio carico positivamente, che è sempre il C-1).
Prevedete la struttura del prodotto principale che si ottiene dall’addizione 1,2 di una mole di Br2 all’isoprene (2-metil-1,3-butadiene). Prevedete, inoltre, la struttura del principale prodotto di addizione 1,4 nelle medesime condizioni.
Esercizio n. 2
Scrivete le formule di struttura dei due isomeri strutturali a formula molecolare C5H6Br2 che si ottengono dall’addizione di 1 mole di D-Br al ciclopentadiene.
Esercizio n. 3
Quali sono i prodotti principali che si ottengono dall’addizione di una mole di Br2 ai seguenti dieni in condizioni di controllo cinetico o termodinamico?
Esercizio n. 4
Dite quale dei seguenti composti reagisce con anidride maleica (=cis-butendioica) e quale no, spiegando e scrivendo l’equazione chimica delle reazioni che avvengono: a) 1,4-pentadiene; b) butadiene; c) ciclopentadiene; d) 1,4-cicloesadiene; e) 1,3-cicloesadiene; f) 1,3-esadiene; g) 1,4- esadiene; h) 1,5-esadiene.
Esercizio n. 5
Anche gli alchini possono essere usati come dienofili nelle reazioni di Diels-Alder. Scrivere le strutture dei prodotti che si ottengono dalla reazione del 1-metossi-1,3-butadiene con: a) esafluoro-2-butino; b) propinoato di metile; c) butindioato dimetilico.
Esercizio n. 6
Prevedete i prodotti delle seguenti reazioni di Diels-Alder
Esercizio n. 7
A partire da quali dieni e dienofili si ottengono i seguenti addotti di Diels-Alder ?
Quali delle seguenti specie hanno elettroni delocalizzati?
Esercizio n. 2
Disegnate le forme di risonanza, mostrando appropriatamente il movimento degli elettroni) e una rappresentazione dell’ibrido di risonanza più appropriato per ciascuna delle seguenti specie.
Per ciascuna specie, indicate la forma di risonanza che dà il contributo maggiore all’ibrido di risonanza. Spiegate le vostre scelte.
Esercizio n. 3
Quali tra i seguenti carbocationi possono andare incontro a trasposizione?
Esercizio n. 4
Disponete i seguenti composti in ordine di basicità crescente
Esercizio n. 5
Ordinate i seguenti fenoli dal più acido al meno acido
Esercizio n. 6
Scrivete il/i prodotto/i di reazione dei seguenti alcheni con un equivalente di HI. Illustrate il meccanismo di ciascuna reazione.
La terza prova intercorso di Chimica Organica si terrà mercoledì 15/12/2021 alle ore 16:00.
La prova si terrà IN PRESENZA. Si ricorda che sarà necessario esibire il documento di riconoscimento contestualmente alla certificazione verde COVID-19.
Chimica Organica-DiSTABiF 
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